Sådan forstår du afladningshastighed og lithiumbatteri

Hvad er C-rate?

C-raten er en enhed til at erklære en strømværdi, som bruges til at estimere og/eller udpege batteriets forventede effektive tid under variable opladnings-/afladningsforhold. Et batteris lade- og afladningsstrøm måles i C-rate. De fleste bærbare batterier er klassificeret til 1C. De c sats af lithium-ion-batteri er en kritisk parameter, der bestemmer dens effekt, kapacitet og levetid. Forståelse og optimering af C-rate er afgørende for at balancere strømforsyningskravene for en specifik applikation med batteriets levetid. Ved at overveje forskellige faktorer såsom applikationskrav, batteridesign, temperaturstyring og korrekte opladnings- og afladningsprotokoller, kan C-hastigheden styres effektivt for at sikre optimal batteriydelse og levetid.

Observer, hvordan ladnings- og afladningshastighederne skaleres, og hvorfor det betyder noget.

Opladnings- og afladningshastigheder for et batteri er styret af C-hastigheder. Kapaciteten af ​​et batteri er normalt vurderet til 1C, hvilket betyder, at et fuldt opladet batteri vurderet til 1Ah skal give 1A i en time. Det samme batteri, der aflades ved 0,5C, skulle give 500mA i to timer, og ved 2C leverer det 2A i 30 minutter. Tab ved hurtige afladninger reducerer afladningstiden, og disse tab påvirker også ladetiden.

En C-rate på 1C er også kendt som en times udledning; 0,5C eller C/2 er en to-timers udledning og 0,2C eller C/5 er en 5-timers udladning. Nogle højtydende batterier kan oplades og aflades over 1C med moderat stress. Tabel 1 illustrerer de typiske tidspunkter ved forskellige C-rater.

For at beregne belastningsstrømværdi med ladnings-/afladningshastighed kan den opnås ved;

∴ C-Rate (C) = Lade- eller afladningsstrøm (A) / Batteriets nominelle kapacitet

Også den forventede tilgængelige tid for batteriet på en given afladningskapacitet kan opnås ved;

∴ Brugt time på batteriet = Afladningskapacitet (Ah) / Afladningsstrøm (A)

Udledningsevne af en højeffekt Lithium-celle .

[Eksempel] I High Power-produkter er den nominelle kapacitet for SLPB11043140H-modellen 4,8Ah. En lithium-ion NMC-celle.

1. Hvad er 1C-udladningsstrømtilstanden i denne model?

∴ Opladning (eller afladning) Strøm (A) = Batteriets nominelle kapacitet * C-rate = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Det betyder, at batteriet er tilgængeligt i 1 time ved denne nuværende afladningstilstand.

2. Afladningsstrømværdien under 20C afladningstilstand er 4,8(A)*20(C)=96A. Dette batteri afslører den fremragende ydeevne, selvom batteriet aflader 20C afladningstilstand. Følgende er den tilgængelige tid for batteriet, når et batteris kapacitet viser 4,15Ah

∴ Brugte timer (h) = Afladet kapacitet(Ah) / Påført strøm(A) = 4,15(Ah) / 96(A) ≒ 0,043 timer ≒ 2,6 minutter med 96A

Det betyder, at batteriet kan bruges i 2,6 minutter (0,043 timer) med en belastningsstrøm på 96A

Forståelse af batterikapacitet

Afladningshastigheden giver dig udgangspunktet for at bestemme kapaciteten af ​​et batteri, der er nødvendig for at drive forskellige elektriske enheder. Produktet I xt er ladningen Q, i coulombs, afgivet af batteriet. Ingeniører foretrækker typisk at bruge ampere-timer til at måle afladningshastigheden ved hjælp af tid t i timer og strøm I i ampere.

Ud fra dette kan du forstå batterikapacitet ved hjælp af værdier som watt-timer (Wh) som måler batteriets kapacitet eller afladningsenergi i form af en watt, en effektenhed. Ingeniører bruger Ragone-plottet til at evaluere watt-time-kapaciteten af ​​batterier lavet af nikkel og lithium. Ragone-plottene viser, hvordan man aflader effekt (i watt) falder af, når afladningsenergien (Wh) stiger. Plotterne viser dette omvendte forhold mellem de to variable.

Disse plots lader dig bruge batterikemien til at måle effekten og afladningshastigheden for forskellige typer batterier, inklusive lithium-jern-phosphat (LFP) , lithium-manganoxid (LMO) , og nikkel mangan kobolt (NMC).

Hvordan finder man en C-klassificering af et batteri?

Mindre batterier er almindeligvis vurderet til 1C-klassificeringen, som også er kendt som en-times sats. For eksempel, hvis dit batteri er mærket 3000mAh ved en-times hastighed, så er 1C-klassificeringen 3000mAh. Du vil generelt finde C-hastigheden for dit batteri på dets etiket og på batteridatabladet. Forskellige batterikemier vil nogle gange vise forskellige C-hastigheder, for eksempel er bly-syre-batterier generelt vurderet til en meget lav afladningshastighed, ofte 0,05C, eller en 20-timers hastighed. Kemien og designet af dit batteri vil bestemme den maksimale C-rate for dit batteri, lithium-batterier kan for eksempel tolerere meget højere afladnings-C-hastigheder end andre kemier såsom alkaliske. Hvis du ikke kan finde batteriets C-klassificering på etiketten eller databladet, anbefaler vi, at du kontakter den batteriproducent direkte.

Batteriafladningskurveligning

Batteriafladningskurvens ligning, der ligger til grund for disse plots, lader dig bestemme et batteris driftstid ved at finde den omvendte hældning af linjen. Dette virker, fordi enheder af watt-time divideret med watt giver dig timers køretid. Sætter disse begreber i ligningsform, kan du skrive E = C x Vavg for energi E i watt-timer, kapacitet i ampere-timer C, og Vavg gennemsnitsspænding af udladningen.

Watt-timer giver en bekvem måde at konvertere fra udladningsenergi til andre former for energi, fordi multiplikation af watt-timerne med 3600 for at få watt-sekunder giver dig energien i jouleenheder. Joule bruges ofte inden for andre områder af fysik og kemi, såsom termisk energi og varme til termodynamik eller lysets energi i laserfysik.

Et par andre forskellige målinger er nyttige sammen med udledningshastigheden. Ingeniører måler også effektkapaciteten i enheder af C, som er ampere-timekapaciteten divideret med præcis en time. Du kan også konvertere direkte fra watt til ampere ved at vide, at P = I x V for effekt P i watt, strøm I i ampere og spænding V i volt for et batteri.

For eksempel har et 4 V-batteri med en rating på 2 ampere-timer en watt-timekapacitet på 2 Wh. Denne måling betyder, at du kan trække strømmen ved 2 ampere i en time, eller du kan trække en strøm ved en enkelt forstærker i to timer. Forholdet mellem strøm og tid afhænger begge af hinanden, som givet af amp-time-vurderingen.

Hvis du har brug for hjælp til at finde det rigtige batteri til din applikation, bedes du kontakte en af ​​de BSLBATT lithium batteri applikationsingeniører.